电力电子习题集

电力电子技术习题集淮阴工学院电气学院第二章 电力电子器件1、使晶闸管导通的条件是什么？2、维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？3、图 1 中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为 Im，试计算各波形的电流平均值 Id1Id2Id3 与电流有效值 I1I2I3。图 14、上题中如果不考虑安全裕量，问 100A 的晶闸管能送出的平均电流Id1Id2Id3 各为多少？这时，相应的电流最大值 Im1Im2Im3 各为多少？5、GTO 和普通晶闸管同为 PNPN 结构，为什么 GTO 能够自关断，而普通晶闸管不能？6、如何防止电力 MOSFET 因静电感应引起的损坏？7、IGBT GTRGTO 和电力 MOSFET 的驱动电路各有什么特点？8、全控型器件的缓冲电路的主要作用是什么？试分析 RCD 缓冲电路中各元件的作用。9、试说明 IGBTGTRGTO 和电力 MOSFET 各自的优缺点。第三章 整流电路1、单相半波可控整流电路对电感负载供电，L20mH ，U 2=100，求当0和 60时的负载电流 Id，并画出 ud 与 id 波形。 2、图 1 为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，问该变压器还有直流磁化问题吗？试说明：晶闸管承受的最大正反向电压 。2U当负载为电阻和电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控时相同。 图 13、单相桥式全控整流器电路，其中，U 2=100V，负载中 R2，L 值极大，当30时，要求： 作出 ud、i d 和 i2 的波形； 求整流输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2； 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 4、单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周期内承受的电压波形。 5、单相桥式全控整流电路，U 2100V，负载中 R=20，L 值极大，反电动势 E60V，当30 时，要求： 作出 ud、i d 和 i2 的波形； 求整流输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2 ；考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 6、晶闸管串联的单相半控桥（桥中 VT1、VT2 为晶闸管） ，电路如图 2 所示，U 2 100V ，电阻电感负载，R2，L 值极大，当 60时求流过器件中电流的有效值，并作出 ud、i d、i VT、i VD 的波形。 图 27、在三相半波整流电路中，如果 a 相的触发脉冲消失，试绘出在电阻负载和阻感负载下整流电压 ud 的波形。 8、三相半波整流电路，可以将整流变压器的二次绕组分为两段称为曲折接法，每段的电动势相同，其分段布置及其矢量如图 3 所示，此时线圈的绕组增加了一些，铜的用料约增加 10，问变压器铁心是否被直流磁化，为什么？ 图 39、三相半波整流电路的共阴极接法与共阳极接法，a、b 两相的自然换相点是同一点吗? 如果不是，它们在相位上差多少度？ 10、有两组三相半波可控整流电路，一组是共阴极接法，一组是共阳极接法，如果它们的触发角都是 a，那么共阴极组的触发脉冲与共阳极组的触发脉冲对同一相来说，例如都是 a 相，在相位上差多少度？ 11、三相半波可控整流电路，U 2 100V，带电阻电感负载，R=5，L 值极大，当60时，要求： 画出 ud、 id 和 iVT 的波形； 计算 Ud、 Id、I dVT 和 IVT 。 12、在三相桥式全控整流电路中，电阻负载，如果有一个晶闸管不能导通，此时的整流电压 ud 波形如何？如果有一个晶闸管被击穿而短路，其它晶闸管受什么影响？ 13、三相桥式全控整流电路，U 2 100V，带电阻电感负载，R=5，L 值极大，当60时，要求： 画出 ud、 id 和 iVT 的波形； 计算 Ud、 Id、I dVT 和 IVT。 14、 单相全控桥，反电动势阻感负载，R=1，L= ，E=40V， U2=100V，LB=0.5mH，当 60时求 Ud、I d，并画出整流电压 ud 的波形。 15、三相半波可控整流电路，反电动势阻感负载，R=1，L= ，U 2=100V，LB=1mH，求当30 时、E 50V 时 Ud、I d、 的值并作出 Ud 与 IVT1 和 IVT2 的波形。 16、三相桥式不可控整流电路，阻感负载，R=5，L= ，U 2=220V，XB=0.3，求 Ud、I d、I 2 并作出 ud、i VD 和 i2 的波形。17、 三相全控桥，反电动势阻感负载，E=200V，R=1 ，L=， U2220V，60，当LB 0 和LB1mH 情况下分别求 Ud、I d 并分别作出 ud 和 iVT 的波形。 18、 单相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？ 19、 三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波？其中幅值最大的是哪一次？变压器二次电流中含有哪些次数的谐波？其中主要的是哪几次？ 20、试计算第 3 题中 i2 的 3、5、7 次谐波分量的有效值 i23、i 25、i 27。 21、试计算第 13 题中的 i2 的 5、7 次谐波分量的有效值 i25、i 27。 22、试分别计算第 3 题和第 13 题电路的输入功率因数。 23、带平衡电抗器的双反星形可控整流电路与三相桥式全控整流电路相比有何主要异同？ 24、整流电路多重化的主要目的是什么？ 25、12 脉波、24 脉波整流电路的整流输出电压和交流输入电流中含有哪些次数的谐波？ 26、使变流器工作于有源逆变状态的条件是什么？ 27、三相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1，L= ，U 2=220V，LB=1mH，当 EM=-400V，60 时求 Ud、I d，此时送回电网的有功功率是多少? 28、单相全控桥变流器，反电动势阻感负载，R=1，L= ，U 2=100V，LB=0.5mH，当 EM=-99V，60时求 Ud、I d。 29、什么是逆变失败？如何防止逆变失败？ 30、单相桥式全控整流电路，三相桥式全控整流电路中，当负载分别为电阻负载或电感负载时，晶闸管的角移相范围分别是多少？ 31、三相全控桥，电动机负载，要求可逆运行，整流变压器的接法是 D/Y-5，采用 NPN 锯齿波触发器，并附有滞后 30的 R-C 滤波器，决定晶闸管的同步电压和同步变压器的联结形式。 第四章 逆变电路填空题：1.把直流电变成交流电的电路称为_逆变电路_，当交流侧有电源时称为_有源逆变_，当交流侧无电源时称为_无源逆变_。2._ 电流从一个支路向另一个支路转移的过程称_为换流，从大的方面，换流可以分为两类，即外部换流和_内部换流_，进一步划分，前者又包括_器件换流_和_电网换流_两种换流方式，后者包括_负载换流_和_强迫换流_两种换流方式。3.适用于全控型器件的换流方式是_器件换流_，由换流电路内电容直接提供换流电压的换流方式称为_强迫换流_。4.逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类，当直流侧是电压源时，称此电路为_电压型逆变电路_，当直流侧为电流源时， 称此电路为_电流型逆变电路_。5.半桥逆变电路输出交流电压的幅值 Um 为_Ud/2，全桥逆变电路输出交流电压的幅值 Um 为_Ud_ 。6.三相电压型逆变电路中，每个桥臂的导电角度为_180 度_，各相开始导电的角度依次相差_120 度_，在任一时刻，有_3 个桥臂导通。7.电压型逆变电路一般采用_全空型_器件，换流方式为_器件换流_；电流型逆变电路中，较多采用_半控型_器件，换流方式有的采用 _负载换流_，有的采用_器件换流_。8.单相电流型逆变电路采用_负载_换相的方式来工作的，其中电容C 和 L、R 构成_并联谐振电路_电路，单相电流型逆变电路有自励和他励两种控制方式，在启动过程中，应采用先_他励_后_自励_的控制方式。9.三相电流型逆变电路的基本工作方式是_120_导电方式，按 VT1到 VT6 的顺序每隔_60_依次导通，各桥臂之间换流采用 _横向_换流方式。10.从电路输出的合成方式来看，多重逆变电路有串联多重和并联多重两种方式。电压型逆变电路多用_串联_多重方式；电流型逆变电路多采用_并联_多重方式。11 交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分是_逆变电路_12 变频电路常用的换流方式有 负载谐振换流、 脉冲（强迫）换流 两种。13、逆变器环流指的是只流经 逆变电源 、逆变桥晶闸管 而不流经 负载 的电流，环流可在电路中加 电抗器来限制。为了减小环流一般采用 大于 工作方式。14、由晶闸管构成的逆变器换流方式有 负载 换流和 强迫（脉冲）换流。15、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为有源 逆变器与 无源 逆变器两大类。16、变流电路的换流方式有 器件换流 、 电网换流 、 负载换流 、 强迫换流 等四种。17、提高变流置的功率因数的常用方法有 减小触发角 、 增加整流相数 、采用多组变流装置串联供电 、 设置补偿电容 。18.180导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在_统一桥臂_的上、下二个开关元件之间进行。19 在电流型逆变器中，输出电压波形为 正弦波 波，输出电流波形为 方波波20、180导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_同一桥臂 上的上、下二个元件之间进行；而 120 导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在_不同桥臂 上的元件之间进行的。21、在有环流逆变系统中，环流指的是只流经 两组变流器之间 而不流经 负载 的电流。环流可在电路中加 电抗器 来限制。为了减小环流一般采用控制角 = 的工作方式。22、逆变器按直流侧提供的电源的性质来分，可分为 电压型 型逆变器和 电流型 型逆变器，电压型逆变器直流侧是电压源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧用 电容 器进行滤波，电压型三相桥式逆变电路的换流是在桥路的 本桥元件之间元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是 180 度；而电流型逆变器直流侧是电流源，通常由可控整流输出在最靠近逆变桥侧是用 电感 滤波，电流型三相桥式逆变电路换流是在 异桥元件之间元件之间换流，每只晶闸管导电的角度是 120 度。23、由晶闸管构成的逆变器换流方式有负载 换流和 强迫 换流24、按逆变后能量馈送去向不同来分类，电力电子元件构成的逆变器可分为 有源、 逆变器与 无源 逆变器两大类。25、通常变流电路实现换流的方式有 器件换流，电网换流，负载换流，强迫换流四种。26、实现有源逆为的条件为 要有一个直流逆变电源，它的极性方向与晶闸管的导通方向一致，其幅极应稍大于逆变桥直流侧输出的平均电压；逆变桥必须工作在 90）区间，使输出电压极性与整流时相反，才能把直流能量逆变成交流能量反送到交流电网。27、在由两组反并联变流装置组成的直流电机的四象限运行系统中，两组变流装置分别工作在正组 整流 状态、 逆变 状态、反组 整流状态，逆变状态。28、有源逆变指的是把直流 能量转变成 交流 能量后送给 电网的 装置。29、造成逆变失败的原因有 逆变桥晶闸管或元件损坏，供电电源缺相，逆变角太小，触发脉冲丢失或未按时到达，等几种。30、有源逆变产生的条件之一是：变流电路输出的直流平均电压 Ud 的极性必须与整流时输出的极性_相同_，且满足|Ud|Ed|。31.确定最小逆变角 min 要考虑的三个因素是晶闸管关断时间 toff 所对应的电角度 ，换相重叠角 和_安全裕量角 _。32.有源逆变产生的条件之一是：变流电路输出平均电压 Ud 的极性必须保证与直流电势 Ed 的极性成同极性相连，且满足_|Ud|Ed|_。33.多重化抑制就是以多个逆变电路在输出端叠加，各个逆变器用相同的频率不同的相位工作，使输出的多个矩形波组合叠加起来，达到减少输出_谐波_的目的。34.有源逆变电路中，晶闸管大部分时间承受_电压。35.脉冲宽度调制逆变电路可以实现调压和_。36.可用于斩波和高频逆变电路，关断时间为数十微秒的晶闸管派生器件是_。37.电压型逆变器，其中间直流环节以_大电容_贮能，具有稳定直流侧电压的作用。38.单相反并联(双重) 全控桥式整流电路，采用 1=- 2 配合有环流的控制方式，当变流器 I 工作在待逆变状态时，变流器 工作在_状态。39.为了保证逆变器能正常工作，最小逆变角应为 3035 。40、由两套晶闸管组成的变流可逆装置中，每组晶闸管都有四种工作状态，分别是 待整流 状态、 整流 状态、 待逆变 状态和 逆变 状态。41、逆变角 与控制角 之间的关系为 = 。42、逆变角 的起算点为对应相邻相 负半周 的交点往 左 度量。43、当电源电压发生瞬时与直流侧电源 顺极性串 联，电路中会出现很大的短路电流流过晶闸管与负载，这称为 逆变失败 或 逆变颠覆 。判断题：下列各变流装置中，能实现有源逆变电路的，在括号内打“” ，不能则打“”1、单相双半波可控整流电路（）2、连续流二极管的单相双半波可控整流电路（）3、单相全控桥式整流电路（）4、三相半波可控整流电路（）5、单相全控桥式整流电路（）6、带连续二级管的三相半波可控整流电路（）7、三相桥式全控整流电路（）8、变频调速装置是属于无源逆变的范畴。 （ ）9、并联与串联谐振式逆变器属于负载换流方式，无需专门换流关断电路。 （）10、 逆 变 失 败 ， 是 因 主 电 路 元 件 出 现 损 坏 ， 触 发 脉 冲 丢 失 ， 电 源 缺 相 ， 或 是 逆 变角 太小 造 成 的 。 （ ） 11、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。 （ ）12、逆变角太大会造成逆变失败。 （ ）13、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。 （ ）14、在用两组反并联晶闸管的可逆系统，使直流电动机实现四象限运行时，其中一组逆变器工作在整流状态，那么另一组就工作在逆变状态。 （ ） 15、有源逆变装置是把逆变后的交流能量送回电网。 （ ）16、供电电源缺相、逆变桥元件损坏、逆变换流失败等故障。也会引起逆变失败（ ) 17、电压型逆变电路，为了反馈感性负载上的无功能量，必须在电力开关器件上反并联反馈二极管。 （ ）18、用多重逆变电路或多电平逆变电路，可以改善逆变电路的输出波形，使它更接近正弦波。 （ ）19、无源逆变电路，是把直流电能逆变成交流电能，送给电网， （ ）20、无源逆变指的是不需要逆变电源的逆变电路。 （ ）21、逆变角太小会造成逆变失败。 （ ）22、电流型并联谐振逆变电路负载两端电压波形是很好的正弦波 （ ）23、并联谐振逆变电路采用负载换流方式时，谐振回路不一定要呈电容性。 （ ）24、电压型并联谐振逆变电路，负载电压波形是很好的正弦波 （ ）25、有源逆变电路是把直流电能变换成 50Hz 交流电能送回交流电网。 （ ） 26、无源逆变电路是